聲能是環(huán)境中普遍存在的一種能量形式,如何收集并應(yīng)用這一能量成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。介紹了亥姆霍茲諧振腔、聲晶體諧振腔、四分之一波長諧振腔以及其他非腔體結(jié)構(gòu)聲能收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與亥姆霍茲諧振腔相比,使用同等尺寸的聲晶體諧振腔能獲得更高的能量收集效率,而四分之一波長諧振腔能以更小的體積收集同樣的聲能。另外,結(jié)構(gòu)優(yōu)化和耦合設(shè)計(jì)可以極大地提升能量收集效率。許多非腔體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也有著不錯(cuò)的應(yīng)用前景。 

【文章來源】：微電子學(xué). 2020,50(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

亥姆霍茲諧振腔

為了改善亥姆霍茲諧振器的能量收集效率,F. Khan等人從腔體結(jié)構(gòu)出發(fā),設(shè)計(jì)了一種錐形腔體結(jié)構(gòu),具體如圖2所示[16]。經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)試,在同等條件下,相比于傳統(tǒng)的圓形亥姆霍茲諧振腔,錐形亥姆霍茲諧振腔可以更好地對(duì)聲壓進(jìn)行放大,獲得的電壓和輸出功率分別提高了33.33%和76.26%[16]。X. Peng等人設(shè)計(jì)了一種采用雙亥姆霍茲諧振腔的聲能收集器,極大地提高了聲能收集效率,具體結(jié)構(gòu)如圖3所示[17]。采用一對(duì)空腔和柔性穿孔板的機(jī)械耦合,以增強(qiáng)空腔與柔性穿孔板之間的聲耦合。工作狀態(tài)下,當(dāng)外加聲場(chǎng)作用于能量收集器的第一個(gè)孔口時(shí),聲壓的很大一部分被第一個(gè)腔放大并作用于黃銅板和第二個(gè)腔口,同時(shí)使壓電薄膜振動(dòng),從而在薄膜表面產(chǎn)生電壓�；钊稍诘诙䝼�(gè)腔內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng),通過改變第二個(gè)腔的體積來控制輸出。在最佳體積下,相比于傳統(tǒng)的亥姆霍茲諧振腔,該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電壓提高了400%,輸出功率為原來的16倍。

X. Peng等人設(shè)計(jì)了一種采用雙亥姆霍茲諧振腔的聲能收集器,極大地提高了聲能收集效率,具體結(jié)構(gòu)如圖3所示[17]。采用一對(duì)空腔和柔性穿孔板的機(jī)械耦合,以增強(qiáng)空腔與柔性穿孔板之間的聲耦合。工作狀態(tài)下,當(dāng)外加聲場(chǎng)作用于能量收集器的第一個(gè)孔口時(shí),聲壓的很大一部分被第一個(gè)腔放大并作用于黃銅板和第二個(gè)腔口,同時(shí)使壓電薄膜振動(dòng),從而在薄膜表面產(chǎn)生電壓�；钊稍诘诙䝼�(gè)腔內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng),通過改變第二個(gè)腔的體積來控制輸出。在最佳體積下,相比于傳統(tǒng)的亥姆霍茲諧振腔,該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電壓提高了400%,輸出功率為原來的16倍。1.2 聲晶體諧振腔

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]振動(dòng)能量收集技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 劉成龍,孟愛華,陳文藝,李厚福,宋紅曉.  裝備制造技術(shù). 2013(12)



本文編號(hào)：3547994